CN1797192A - 反射光掩模及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种反射光掩模,允许在光刻中将用于吸收EUV射线的吸收剂图形的设计形状正确转移到硅晶片,所述光掩模包括:衬底,由反射EUV射线的材料构成、形成在衬底上的反射层,以及通过使用离子注入注入吸收EUV射线的吸收剂的离子形成在反射层上的具有预定图形的离子区段。本发明还提供一种制造反射光掩模的方法。
Description
技术领域
本发明涉及反射光掩模以及其制造方法,以及更具体涉及在半导体制造工序中使用远紫外射线(EUV射线)的高分辨率光刻术中可以容易地使用的光掩模及其制造方法。
背景技术
EUV射线可以用于光刻工艺,以制造具有小于100nm的超小图形尺寸的半导体器件。
在EUV区中,由于在该区域中大多数材料吸收光,因此使用反射光掩模。常规的EUV光掩模具有在EUV区域中在具有高反射率的反射镜上吸收EUV光的吸收剂图形。通过在镜面上涂敷吸收剂物质制成吸收剂图形。
图1是说明常规反射光掩模的结构的剖面图。
参考图1,常规反射光掩模1包括由硅或玻璃形成的衬底2、形成在衬底2上的反射层3、以及形成在反射层3上的吸收剂图形4。参考数字5指硅晶片5。
反射层3具有多层结构,其中叠层了不同种类的薄膜,如钼-硅(Mo/Si)和铍-硅(Be/Si)。吸收剂图形4由吸收EUV射线的氮化钽(TaN)膜形成。
当反射光掩模1暴露于EUV射线时,吸收剂图形4的尺寸不同于在硅晶片5上形成的图形的尺寸。这些将参考方程式1和2来描述。方程式1示出了吸收剂图形4的每个图形之间的长度(临界尺寸(CD)的设计间隔)和对应于吸收剂图形4的硅晶片5上形成的图形之间的长度(印刷间隔CD)之间的关系。方程式2示出了吸收剂图形4的图形的长度(设计线CD)和对应于吸收剂图形4的硅晶片5上形成的图形的长度(印刷线CD)之间的关系。
[方程式1]
印刷间隔CD=设计间隔CD+2d×tanθ×M
[方程式2]
印刷线CD=设计线CD+2d×tanθ×M
其中d表示从反射层3向上突出的吸收剂图形4的厚度,θ指EUV射线的入射角,基于至吸收剂图形4的法线,以及M指减缩系数。
在用于半导体制造的光刻工艺中,由于吸收剂图形4的侧表面是垂直的以及θ是预定的,因此方程式1和2中的2d×tanθ×M具有预定值。由此,吸收剂图形4的元件之间的距离(设计间隔CD)不同于硅晶片5上形成的相应距离(印刷间隔CD)。此外,吸收剂图形4的元件的宽度(设计线CD)不同于硅晶片5上形成的图形的相应宽度(印刷线CD)。因此,吸收剂图形4的设计形状不能正确地转移到硅晶片5。
发明内容
本发明提供一种反射光掩模,允许在光刻中将用于吸收EUV射线的吸收剂图形的设计形状正确转移到硅晶片,以及提供一种制造吸收剂图形的方法。
反射光掩模包括衬底,由反射EUV射线的材料构成、形成在衬底上的反射层,以及通过使用离子注入注入吸收EUV射线的吸收剂的离子形成在反射层上的具有预定图形的离子区段。
根据本发明的一方面,提供一种制造反射光掩模的方法,该方法包括:制备衬底;使用可以反射EUV射线的材料在衬底上形成反射层;以及通过使用离子注入注入可以吸收EUV射线的吸收剂的离子在反射层上形成离子区段。
附图说明
通过参考附图对其优选示例性实施例的详细描述将使本发明的上述及其他特点和优点变得更明显,其中:
图1是说明常规反射光掩模的结构的剖面图;
图2是根据本发明的实施例的光掩模结构的剖面图;
图3A至3F是说明根据本发明的实施例制造反射光掩模的方法的剖面图;以及
图4示出了根据本发明的实施例反射光掩模上的实验结果的图形。
具体实施方式
现在将参考附图更完全地描述本发明,其中示出本发明的示例性实施例。在图中,为了清楚放大了层和区域的厚度。在整个图中相同的参考数字表示相同的元件。当提及一元件,如层、区域或衬底形成在另一元件上时,这表示该元件可以直接形成在另一元件上或表示在该元件之间可以插入第三元件。
图2是根据本发明的实施例的光掩模结构的剖面图。
参考图2,根据本发明的实施例的反射光掩模10包括由硅或玻璃形成的衬底11、形成在衬底11上的反射层12,以及形成在反射层12上的离子区段20。参考数字30指硅晶片。
反射层12是叠层,包括与多个硅膜交替的多个钼膜。反射层12的最上层可以是钼或硅,但是优选是硅,由于在硅表面上形成更稳定的自然氧化膜。钼或硅的单个薄膜的厚度是几nm,以及可以层叠数十层。
用于形成反射层12的材料可以是硅酸钼、碳酸钼、铍(Be)、碳、碳酸硼和氧化硅以及钼和硅。
根据本发明,反射光掩模10包括离子区段20。通过形成EUV射线吸收材料的预定图形,离子区段20构成EUV射线吸收区。
离子区段20通过离子注入方法形成,之后将参考图3A至3F描述。
反射光掩模10的上部暴露于EUV射线。因此,离子区段20优选形成在直接暴露于EUV射线的反射层12的表面上。用于形成离子区段20的材料可以是氧,其具有高的EUV射线吸收。氧具体化为例子,但本发明不限于此,可使用任何具有高EUV射线吸收的材料形成离子区段20。
如果以此方式形成离子区段20,那么当EUV射线被照射在反射光掩模10上时,硅晶片30上形成的图形的尺寸等于离子区段20上形成的图形的尺寸,如由方程式3和4所示。
[方程式3]
印刷间隔CD=设计间隔CD
[方程式4]
印刷线CD=设计线CD
方程式3和4表明硅晶片30上形成的图形的尺寸(印刷间隔CD和印刷线CD)等于离子区段20的尺寸(设计间隔CD和设计线CD)。
在本发明中,离子区段20形成在反射层12的上表面。因此,离子区段20不从反射层12向上突出。因此,由于不再有任意部分对应于常规吸收剂图形4的厚度d,方程式1和2的术语‘2d×tanθ×M’被除去。由此,离子区段20的设计形状被正确地转移到硅晶片30。
图3A至3F是说明根据本发明的实施例制造反射光掩模的方法的剖面图。这里,使用氧气作为EUV射线的吸收剂。
参考图3A,制备衬底11。接下来,如图3B所绘,在衬底11上形成由钼和硅的多个层构成的反射层12。此时,可以使用RF磁控溅射或离子束溅射形成反射层12。溅射条件被调整为适合使用的设备。
接下来,如图3C所绘,在反射层12上形成光刻胶层13。
如图3D所绘,通过将光刻胶层13暴露于能量如电子束,形成光刻胶图形14。光刻胶图形14是用于在离子区段20上形成预定图形的掩模。
接下来,如图3E所绘,在反射层12上形成离子区段20。此时,通过离子注入形成离子区段20。更具体地说,在将氧气转变为电离状态之后,使用离子注入设备加速氧离子至数十或数百keV。氧离子通过氧离子束照射在反射层12的表面上。通过将氧离子注入反射层12的上表面形成离子区段20。
接下来,如图3F所绘,通过刻蚀除去光刻胶图形14。因此,完成根据本发明的反射光掩模10的制造。
图4示出了根据本发明的实施例反射光掩模上的实验结果的图形。
在实验中,使用由4.1nm厚度的硅膜和2.8nm厚度的钼膜的叠层构成的反射层12。通过离子注入SiO2膜和MoO膜的叠层形成离子区段20,SiO2膜每个具有5.2nm厚度,MoO膜每个具有3.1nm厚度。反射层12总共使用40层,以及离子区段20总共使用1至10层,是反射层12的一部分。
图4示出根据离子区段20中的掺杂层数目的反射率和对比度。这里,反射率是离子区段20的入射强度和反射的EUV射线强度之间的比率。根据方程式5计算对比度。
[方程式5]
对比度=(RML-RAb)/RML
其中RML表示反射层12的反射率(%),以及RAb表示离子区段20的反射率(%)。参考数字41表示根据离子区段20的注入层数目的反射率的变化,以及参考数字42表示根据离子区段20的注入层数目的对比度的变化。
根据实验结果,当一个层被注入,以形成离子区段20时,离子区段20的反射率接近58%以及对比度接近25%。当十层被注入,以形成离子区段20时,离子区段20的反射率接近6%以及对比度接近90%。亦即,因为更多层被注入以形成离子区段20,离子区段20的反射率减小和对比度增加。随着更多层被注入,EUV射线的反射区和吸收区被清楚地区分。因此,反射光掩模10是用于光刻的改进掩模。
根据本发明的反射光掩模和制造反射光掩模的方法通过在反射层上形成离子区段,允许设计的图形形状被正确地转移到用于光刻的硅晶片的表面。
此外,根据本发明,反射光掩模是用于光刻的改进掩模,由于层被注入以形成离子区段时对比度增加。
此外,根据本发明,可以形成用于吸收EUV射线的吸收区,而没有淀积或刻蚀工序,由此简化制造工序。
尽管参考其示例性实施例具体展示和描述了本发明,但是本领域的普通技术人员应当明白在不脱离附加权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下,在形式上和细节上可以进行各种改变。
Claims (11)
1.一种反射光掩模,包括:
衬底;
由反射远紫外射线的材料构成、形成在所述衬底上的反射层;以及
通过使用离子注入注入吸收远紫外射线的吸收剂的离子在所述反射层上形成的具有预定图形的离子区段。
2.根据权利要求1的反射光掩模,其中通过注入离子在反射层的表面上形成离子区段。
3.根据权利要求1的反射光掩模,其中通过离子注入注入的以吸收远紫外射线的吸收剂包括氧。
4.根据权利要求1的反射光掩模,其中通过注入预定数目的离子层形成所述离子区段。
5.根据权利要求4的反射光掩模,其中所述离子被注入超过八层。
6.一种制造反射光掩模的方法,包括:
制备衬底;
使用可以反射远紫外射线的材料,在所述衬底上形成反射层;以及
在反射层上通过使用离子注入注入可以吸收远紫外射线的吸收剂的离子形成离子区段。
7.根据权利要求6的方法,其中形成离子区段包括:
在反射层上形成光刻胶层;
通过构图所述光刻胶层形成光刻胶图形;
使用所述光刻胶图形将吸收剂的离子注入所述反射层中;以及
除去所述光刻胶图形。
8.根据权利要求6的方法,其中形成离子区段包括将吸收剂的离子注入所述反射层的表面中。
9.根据权利要求6的方法,其中使用氧作为用于吸收远紫外射线的吸收剂形成离子区段。
10.根据权利要求6的方法,其中形成离子区段包括注入预定数目的吸收剂离子层。
11.根据权利要求10的方法,其中注入预定数目的层意味着注入大于八个离子层。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20060705 |